[發明專利]一種基于繩索驅動的柔性臂聯動機器人

有效

• 申請號: 201710114895.5
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106737629B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 徐文福;王浩淼;劉天亮;牟宗高
• 申請（專利權）人: 深圳源創智能機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/10;B25J17/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

本發明涉及機器人領域，公開了一種基于繩索驅動的柔性臂聯動機器人，包括聯動關節段、驅動繩、驅動模塊與末端執行裝置，聯動關節段包括若干相串聯的子關節，子關節之間轉動連接，若干聯動關節段串聯連接，相鄰聯動關節段之間轉動連接，各聯動關節段上固接有驅動繩，該驅動繩在驅動模塊的驅動下帶動聯動關節段內的各子關節發生同向且同角度的轉動，驅動繩與驅動模塊之間可以相互分離。本發明相對于現有技術可以減少電機的使用數量與機械臂的質量，從而可以提高響應速度；需要采用聯動關節的方案，將關節段內的關節通過聯動機構聯結一起，實現等曲率等方向的關節運動；機械臂的剛性強，負載能力高，末端精度高。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其是涉及組成柔性臂的關節段或者關節組。

背景技術

區別于傳統的關節串聯型機械臂，柔性機械臂具有靈活度高，避障能力強等優點，在受限空間或危險環境下的運動和操作能力強，在航空航天制造、大型裝備檢測維護等領域具有重要的應用價值。

現有技術中，柔性機械臂的每個關節連接處均為獨立驅動，雖可以提高整臂的冗余度，但相應的也會增加驅動電機的數目，既會提高機械臂的控制難度，同時還會增加整臂的重量和成本。

為解決驅動電機數目較多這一問題，現有的方案是在關節之間增加彈簧等彈性元件，把一段臂做為一個控制單元進行控制，或者直接用鎳鈦合金或彈性材料等柔性結構體作為臂基體進行控制，實現類圓弧變形運動，但此種機械臂實際運動過程中的形狀與圓弧形狀之間存在偏差，末端精度不高，同時負載能力不強，難以滿足人們的需求。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于繩索驅動的柔性臂聯動機器人。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于繩索驅動的柔性臂聯動機器人，包括聯動關節段、驅動繩、驅動模塊與末端執行裝置，其中，聯動關節段包括若干相串聯的子關節，子關節之間轉動連接，若干聯動關節段串聯連接，且相鄰聯動關節段之間轉動連接，各聯動關節段上對應固接有驅動繩，該驅動繩在驅動模塊的驅動下帶動對應的聯動關節段內的各子關節發生同向且同角度的轉動，進而帶動連接在最末端的聯動關節段上的末端執行裝置運動，驅動繩與驅動模塊之間能夠以相互分離；

構成聯動關節段的子關節包括依次串聯的端部關節、第一中心關節、第二中心關節、第三中心關節與第四中心關節，且從端部關節至第四中心關節，相鄰關節之間依次設有端部連接件、第一中心連接件、第二中心連接件與第三中心連接件，聯動關節段還包括短聯動繩、長聯動繩與段間連接件，其中

端部關節與端部連接件固接；沿第一方向，第一中心關節的兩端分別與端部連接件、第一中心連接件轉動連接；第三中心關節的兩端分別與第二中心連接件、第三中心連接件轉動連接；第二中心關節的兩端與第一中心連接件、第二中心連接件之間相對固定，第四中心關節與第三中心連接件之間相對固定；

端部連接件與第一中心連接件之間，以及第二中心連接件與第三中心連接件之間分別通過短聯動繩連接，端部連接件與第三中心連接件之間通過長聯動繩連接，以使從端部關節至第四中心關節中的相鄰關節之間能夠發生沿第一方向的同向且同角度的轉動；

段間連接件設于第四中心關節與后一聯動關節段的端部關節之間，且與后一聯動關節段的端部關節固定連接；沿第一方向，第四中心關節與段間連接件相對固定；沿與第一方向垂直的第二方向，第四中心關節與段間連接件轉動連接；

端部連接件與第一中心連接件上沿第一方向各設有線槽，連接端部連接件與第一中心連接件的短聯動繩為兩根且相互對稱設置，短聯動繩的兩端分別與端部連接件、第一中心連接件固定連接，其繞過端部連接件上的線槽后再反向繞過第一中心連接件上的線槽，以使端部連接件與第一中心連接件的轉動方向相反；